生物實驗教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力論文
生物科學(xué)是一門以觀察和實驗為基本研究方法的科學(xué)，許多知識是通過實驗數(shù)據(jù)、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果證實來的。生物實驗不僅能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物這門學(xué)科的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，并轉(zhuǎn)化為一種熱愛科學(xué)的素養(yǎng)和志向，同時，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。因此教師在日常的教學(xué)活動中應(yīng)當(dāng)積極創(chuàng)造各種條件開展實驗教學(xué)，將學(xué)生獲得的知識技能與培養(yǎng)創(chuàng)新能力統(tǒng)一起來。
一、通過經(jīng)典實驗來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)
高中生物教材中的一些經(jīng)典實驗教學(xué)很值得教師重視。經(jīng)典實驗蘊藏了很重要的科學(xué)實驗思想和巧妙的實驗設(shè)計方法，在教學(xué)過程中可以作為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)素養(yǎng)的載體。例如“基因的分離定律”一節(jié)中，孟德爾在發(fā)現(xiàn)基因的分離定律的過程中，不僅體現(xiàn)了科學(xué)家探索自然、追求真理鍥而不舍、無私奉獻的科學(xué)精神，而且實驗中所展現(xiàn)出來的科學(xué)素養(yǎng)和技巧更是令人嘆服。正是由于他的這種鍥而不舍精神才為遺傳學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，這也正是孟德爾名垂后世的重要原因。
在經(jīng)典實驗的的引入方面一般有兩種教學(xué)形式：一是使經(jīng)典實驗融入教學(xué)過程中。有選擇性的選用一些與課程有關(guān)的典型事例進行講述。例如，介紹科學(xué)家的故事，可以感染和教育學(xué)生。二是讓學(xué)生自己進行研究性的學(xué)習(xí)。通過資料的查閱，專題討論等方式了解一些經(jīng)典實驗背后科學(xué)家所展現(xiàn)出來的人格魅力和科學(xué)精神，提高意志力和認(rèn)知水平，從而提高自身的科學(xué)素養(yǎng)。
二、使用多種實驗方法來增強學(xué)生的基礎(chǔ)知識
實驗貫穿生物教材，由“演示實驗”、“學(xué)生探究實驗”、“模型建構(gòu)”、“實踐活動”等組成。教師可以通過多種實驗方法的組合來增強學(xué)生的基礎(chǔ)知識。
例如，通過演示實驗與學(xué)生實驗相結(jié)合的方式，來加深對概念的理解。在高中生物教材必修二《DNA分子的結(jié)構(gòu)》一節(jié)中，教師就可以先通過模型演示DNA分子的空間結(jié)構(gòu)讓學(xué)生形成DNA分子結(jié)構(gòu)的初步印象，再通過模型建構(gòu)讓學(xué)生參與到制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的過程中，使學(xué)生在思考與動手實驗中獲取、理解知識，將更有利于學(xué)生對知識的鞏固和提高。
通過演示實驗和課外實驗相結(jié)合的方式，來加強學(xué)生對知識的深化理解。如在高中生物教材必修三《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》一節(jié)中教師可以通過視頻演示各種生態(tài)系統(tǒng)在遭受破壞的情況下如何自身恢復(fù)的過程，使學(xué)生對生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有了直觀的體驗。再通過讓學(xué)生課后設(shè)計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性，并對生態(tài)缸里的`生物種類和數(shù)量進行追蹤記錄，不僅鍛煉了學(xué)生的觀察能力和操作能力，又體現(xiàn)了學(xué)生的主體性，使對知識的理解更加深刻。
另外結(jié)合實驗，老師可以鼓勵學(xué)生自制教學(xué)實驗儀器，有助于增強學(xué)生設(shè)計實驗的能力，還可以用于一些探究實驗。通過師生共同參與，可以把學(xué)生自制的儀器作為實驗室儀器的有益補充。不僅培養(yǎng)了師生的動手技能，又將學(xué)生所學(xué)的知識運用到解決實際問題方面。更能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
三、使用系統(tǒng)的科學(xué)方法來激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維
創(chuàng)新思維，即不受固有模式束縛而進行的有創(chuàng)見性的心理反應(yīng)，就是教師鼓勵學(xué)生以創(chuàng)新的態(tài)度來對待學(xué)習(xí)，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中想得多、想得新、想得巧。教學(xué)方法的改變，便是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的策略之一。在實驗教學(xué)中教師應(yīng)以實驗技能訓(xùn)練為切入口來指導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的實驗方法。這包括實驗之前的準(zhǔn)備工作，實驗進行中的指導(dǎo)工作和實驗結(jié)束后的總結(jié)工作。
實驗之前的準(zhǔn)備工作使學(xué)生掌握實驗的基本內(nèi)容、目的、原理和步驟及實驗過程中的注意事項。對于實驗過程中涉及到的重點和難點以及一些關(guān)系到實驗成敗的關(guān)鍵之處，教師應(yīng)做規(guī)范化的演示操作，給學(xué)生講解操作要領(lǐng)并示范。實驗進行中的指導(dǎo)作用，教師對學(xué)生在實驗過程中所遇到的一些問題，如顯微鏡操作中有的學(xué)生觀察裝片時看不清晰，老師就要引導(dǎo)學(xué)生去思考為什么會出現(xiàn)這種情況呢？可能有哪些方面的問題會導(dǎo)致這個問題，實驗操作中可能有哪些失誤，通過什么方法去解決等等。讓學(xué)生思考這些問題，不僅使學(xué)生的觀察更加細(xì)致深入，而且使學(xué)生的思維能力得到好的訓(xùn)練。教師在學(xué)生遇到困難和問題時候，要能夠做到啟發(fā)學(xué)生去思考，引導(dǎo)學(xué)生自己克服困難，獨立解決問題，調(diào)動起實驗的各方面因素，提高實驗的質(zhì)量。 實驗結(jié)束后的總結(jié)工作，就是通過對實驗過程、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄，將實驗獲得的感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識的過程。這就要求學(xué)生撰寫詳實和科學(xué)的實驗記錄，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和處理問題的能力，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)和態(tài)度。
四、通過實驗設(shè)計創(chuàng)新，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力
創(chuàng)新的根源在于基礎(chǔ)，而扎實的基礎(chǔ)不僅來源于牢固的知識基礎(chǔ)，更來源于知識所體現(xiàn)的基本研究方法和思考方法，這些都為創(chuàng)造性地進行實驗設(shè)計提供了堅實的理論基礎(chǔ)。
實驗設(shè)計不僅要求明確實驗?zāi)康摹⒃怼嶒灧椒ê筒襟E。還要能夠選用合適的實驗器材進行實驗。這需要學(xué)生有良好的知識遷移能力和高品質(zhì)的觀察、分析、判斷、處理能力，能對實驗中可能出現(xiàn)的問題要有良好的預(yù)見性，并有相應(yīng)的對策。教材中的實驗大多是驗證性的實驗，所以實驗的目的、原理、方法、步驟、結(jié)論都非常清楚。但是在日常實際中很難遇到這種相同的情境，這就需要教師能從其他方面來進行設(shè)計驗證，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。
設(shè)計性實驗對學(xué)生而言具有相當(dāng)?shù)碾y度，學(xué)生在完成過程由于認(rèn)知和能力水平的限制通常會中途而止。所以，教師不能把“充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性”理解為“完全放縱”，應(yīng)當(dāng)充分理解學(xué)生有限的認(rèn)知水平和知識遷移能力，有的放矢地給予必要的啟發(fā)和點化。同時，要鼓勵學(xué)生進行大膽實踐，允許學(xué)生在實驗中走彎路，走錯路，但老師要及時予以指出并糾正，這樣，學(xué)生的實驗設(shè)計能力才能獲得穩(wěn)步提高。
例如在高中生物教材必修一“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”的實驗中，學(xué)生有可能會提出很多問題來進行探究，然而究竟針對哪個問題來探究，這就需要教師去引導(dǎo)學(xué)生對問題進行篩選，確定探究的問題。例如，課本上要求用30％的蔗糖溶液作為實驗材料，教師可提出能不能改用不同濃度的蔗糖溶液或同濃度的其他溶液（如30％NaC1溶液、30%酒精溶液）來替代？在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生也會有很多問題。如細(xì)胞失水時間過長為什么會導(dǎo)致質(zhì)壁分離不能自動復(fù)原，如何來驗證。如果出現(xiàn)了這樣的疑問，教師就要鼓勵學(xué)生通過自己設(shè)計實驗來解決問題，同時學(xué)生也會自然而然聯(lián)想到什么方法來測定植物細(xì)胞液的濃度，以及如何判斷植物細(xì)胞生死的方法等等。通過這一探索過程，不僅滿足了學(xué)生的好奇心和求知欲，也培養(yǎng)了學(xué)生的主體意識和科學(xué)思維的能力。學(xué)生通過實驗設(shè)計的不斷改進和優(yōu)化，在討論、比較方案的過程中不斷優(yōu)化思維方式，培養(yǎng)思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性。
實驗不僅能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物這門學(xué)科的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，并轉(zhuǎn)化為熱愛科學(xué)的素養(yǎng)和志向。同時也為發(fā)展學(xué)生的能力和使學(xué)生得到系統(tǒng)的科學(xué)方法訓(xùn)練提供了一種途徑，更是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑。
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